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△ 胡克在其1665年出版的著作《显微图谱》中描述了“鲁珀特之泪”的形成和冷却的过程[1]。 17世纪的时候，莱茵河的鲁珀特亲王从欧洲带着一些蝌蚪状的玻璃泪滴送给了英格兰国王查理二世。国王被这些玻璃泪滴的性质深深吸引，并将它们送往皇家学会研究。这些玻璃泪滴也获得了如诗般的名字：鲁珀特之泪（Prince Rupert’s drop）。 △ 鲁珀特之泪，头部的直径范围通常为5 - 15毫米，而尾部则为0.5 - 3毫米。 鲁珀特之泪最奇妙的地方在于，它们有着非常奇妙的物理特性：玻璃泪滴的头部可以经受住锤子的敲击，但只要对其纤细的尾巴稍微施力，整颗玻璃泪滴在几微秒间爆裂四溅、彻底粉碎！ △ 即使用锤子敲击泪滴的头部，也不会破碎。 △ 它有一个致命的弱点：只要在尾部稍微施力，就会导致整个泪滴瞬间粉碎。 听起来非常不可思议的鲁珀特之泪，或许应该有一个复杂的制造过程。但事实上，它们非常容易制造。只要将融化后的火石或石灰玻璃滴入冰水中快速冷却，就会形成。 △ 制造鲁珀特之泪的玻璃需要具有高热膨胀系数，用以制造残余压应力，从而阻止粉碎。 尽管研究人员一直试图揭开这些玻璃泪滴的秘密，但直到近代，现代科技才使我们能够彻底地研究它们。 1994年，普渡大学的S. Chandrasekar 和剑桥大学的M.M.Chaudhri利用高速分幅摄影观察了泪滴破碎的过程。他们通过实验得出结论：玻璃泪滴表面具有很强的压应力（表面受到“挤压”），而内部具有很强的拉应力（内部受到“拉伸”）。因此，泪滴处于不稳定的平衡态，而尾部则是整个泪滴的弱点。同时，单个裂纹会以高达1900米/秒的速度从泪滴尾部加速到头部。 △ 普渡大学工业工程的教授Srinivasan Chandrasekar手中的鲁珀特之泪。 （图片来源：Purdue University image/ Trevor Mahlmann） |
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